JP2024011415A - 気体燃料用液体トラップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気体燃料がフィルタエレメントに液体のまま流入したり、到着する前に再液化しても、それをフィルタエレメントの手前で捕捉してフィルタエレメントに到達させないようにする。【解決手段】気体入口ポート８に流入した気体をフィルタエレメント３の内側空間３ａに誘導する燃料流入筒８ｂが、天井壁５の下面から伸びてフィルタエレメントの内側空間に開口し、燃料流入筒から気体燃料と共に流入する液化した燃料を貯留する液化燃料貯留筒部４が、入口開口部４ａ１を燃料流入筒の開口端８ｂ２に対向させて、フィルタエレメントと底壁との間に設けられ、フィルタエレメントの内周面３ｂと燃料流入筒の外周面８ｂ１との間には、燃料流入筒の開口端から流出した気体燃料と液化燃料貯留筒部内で気化した気体燃料とを、フィルタエレメントの内周面に共に誘導し得る空隙３ｃが形成される。【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射弁に気体燃料を供給する燃料配管に介装される気体燃料用の液体トラップ装置に関する。

圧縮天然ガス（ＣＮＧ）や液化石油ガス（ＬＰＧ）等の気体燃料を燃料とするエンジンを備える自動車は、圧縮または液化した気体燃料を貯蔵する燃料タンクを搭載し、エンジンの作動時には、その燃料タンクから導出した高圧の気体燃料を所定圧力に減圧してエンジンに供給する。ところで、気体燃料にはコンプレッサ内の潤滑オイル等が多少とも混入しているので、燃料配管の途中に、気体燃料中の混入オイルを捕捉するフィルタエレメントを設ける必要があり、このようなフィルタエレメントを備えた気体燃料用液体トラップ装置は、例えば下記特許文献１に開示されるように既に知られている。

特開２００９－１１４９９６号公報

ところで、気体燃料の中でも、液化石油ガス（ＬＰＧ）のように液化された燃料をコンプレッサで加熱して気化させるものでは、環境温度が０℃を下回った場合に気体燃料がフィルタエレメントの入口側空間に液体のまま流入したり、一旦気化した燃料が環境温度の影響でフィルタエレメントの入口側空間に到着する前に再液化する現象が生じたりする。そしてそのような液状の燃料が、そのままフィルタエレメントの入口側空間に到着してしまうと、それがフィルタエレメントの入口側空間に溜め込まれてフィルタエレメントの入口側空間の容積を大きく減少させたり、或いは、液状の燃料に溶け込んだオイルが、該液状燃料とともにフィルタエレメントを通り抜けて燃料噴射装置に侵入し、燃料噴射装置に誤作動を生じさせたりする。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、気体燃料がフィルタエレメントの入口側空間に液体のまま流入したり、気化した燃料がフィルタエレメントの入口側空間に到着する前に再液化してしまっても、その燃料をフィルタエレメントの入口側空間で捕捉してフィルタエレメント自体に到達させないようにすると共に、捕捉された液体状態の燃料が再気化した場合には、それを燃料流入筒の開口端から流出した気体燃料と共にフィルタエレメントに確実に導びくことを可能とした気体燃料用液体トラップ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、天井壁、これに対向する底壁、並びにこれら天井壁及び底壁間を連結する周壁を有して前記天井壁に気体入口ポート及び気体出口ポートを設けたトラップハウジングと、前記天井壁及び前記底壁間に保持されて内部が前記気体入口ポートに連通すると共に、外周面が前記トラップハウジングの内部空間を介して気体出口ポートに連通するフィルタエレメントとを備える気体燃料用液体トラップ装置において、前記気体入口ポートに流入した気体を前記フィルタエレメントの内側空間に誘導する燃料流入筒が、前記天井壁の下面から伸びて前記フィルタエレメントの内側空間に開口し、前記燃料流入筒から気体燃料とともに流入する液化した燃料を貯留する液化燃料貯留筒部が、それの入口開口部を前記燃料流入筒の開口端に対向させ且つ前記フィルタエレメントの下端に連なるようにして、前記フィルタエレメントと前記底壁との間に設けられ、前記フィルタエレメントの内周面と、前記燃料流入筒の外周面との間には、前記燃料流入筒の開口端から流出した気体燃料と、前記液化燃料貯留筒部内で気化した気体燃料とを、前記フィルタエレメントの内周面に共に誘導し得る空隙が形成されることを第１の特徴とする。

また本発明は、第１の特徴に加えて、前記フィルタエレメントの内周面に、網目状又は多孔板状のセパレータを密着させたことを第２の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば、トラップハウジングの天井壁に気体入口ポートと気体出口ポートとが設けられ、その気体入口ポートに流入した気体燃料をフィルタエレメントの内側空間（入口側空間）に誘導する燃料流入筒が、天井壁の下面から伸びてフィルタエレメントの内側空間に開口し、燃料流入筒から気体燃料とともに流入する液化した燃料を貯留する液化燃料貯留筒部が、それの入口開口部を前記燃料流入筒の開口端に対向させ且つフィルタエレメントの下端に連なるようにして、フィルタエレメントとトラップハウジングの底壁との間に設けられるので、気体燃料が液体状態の燃料を含んだままフィルタエレメントの内側空間に到達しても、該液体状態の燃料を、それが持つ慣性力により前記入口開口部から液化燃料貯留筒部内に送り込み、該液化燃料貯留筒部内に液体状態のまま貯留することができる。そして、その液化燃料貯留筒部は、入口開口部を有していて内部にフィルタエレメントの内側空間とは別個の空間を画成するので、液体状態の燃料が液化燃料貯留筒部内に貯留されていても、フィルタエレメントの内側空間の容積が減少してフィルタエレメントの処理能力が低下したり、液体状態の燃料が、溶け込んだオイルと共にフィルタエレメントを浸潤して燃料噴射装置に侵入し、燃料噴射装置に誤作動を生じさせたりすることを防止することができる。

また、液化燃料貯留筒部内で液体状態の燃料が気化し、その気化した燃料が液化燃料貯留筒部の入口開口部からフィルタエレメントの内側空間に出ようとした場合には、その燃料が燃料流入筒の開口端から流出する気体燃料の流出圧の影響で、フィルタエレメントの内側空間に出られなくなる虞があるが、本発明の第１の特徴によれば、フィルタエレメントの内周面と燃料流入筒の外周面との間に空隙が形成されており、この空隙は、燃料流入筒の開口端から流出する気体燃料の流出圧を低下させて、気体燃料の流れの方向をフィルタエレメントの内周面の方向に変化させるばかりでなく、その気体燃料の流れに、液化燃料貯留筒部の入口開口部からフィルタエレメントの内側空間に出ようとする前記燃料の流れを乗せて、燃料流入筒の開口端から流出した気体燃料と液化燃料貯留筒部内で気化した気体燃料とを、前記フィルタエレメントの内周面に共に誘導することができるので、液化燃料貯留筒部内で気化した燃料を、フィルタエレメントの内周面に向けて確実に送出することができる。

また本発明の第２の特徴によれば、フィルタエレメントの内周面に、網目状又は多孔板状のセパレータを密着させたので、液化燃料貯留筒部と天井壁との間に挟まれて支持されるフィルタエレメントが該セパレータによって補強され、燃料の通過を妨げずに、変形によるフィルタエレメントのズレを抑制することができる。

本発明の第１の実施形態に係る気体燃料用液体トラップ装置の平面図である。 図１の２－２線断面図である。 図１の３－３線断面図である。 図１の気体燃料用液体トラップ装置の部分破断斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る気体燃料用液体トラップ装置の、図２と同じ部分の断面図である。

先ず、本発明の第１の実施の形態について、図１～図４を参照しながら説明する。図１～図４において、気体燃料用液体トラップ装置１は、トラップハウジング２と、このトラップハウジング２内に配設される円筒状のフィルタエレメント３と、そのフィルタエレメント３の下端に連なる液化燃料貯留筒部４とを主たる構成要素とする。トラップハウジング２は、天井壁５、これに対向する底壁６、並びにこれら天井壁５及び底壁６間を連結する周壁７よりなっており、液化燃料貯留筒部４はフィルタエレメント３とトラップハウジング２の底壁６との間に設けられる。図示例では、天井壁５及び周壁７が合成樹脂を素材として一体成形され、その内部にフィルタエレメント３と液化燃料貯留筒部４とを組み込んだ後、周壁７の下端面に、同じく合成樹脂製の底壁６が取り外し可能に取り付けられる。

図１に示すようにトラップハウジング２の天井壁５は、それの平面視で、直線状の３辺５ａ，５ｂ，５ｃと円弧状の１辺５ｄとから成っており、該天井壁５の円弧状の１辺５ｄに向かい合う辺５ｂの側面から、気体入口ポート８及び気体出口ポート９の配管接続部８ａ，９ａが夫々外方に突出している。気体入口ポート８の配管接続部８ａには、燃料タンクに連なる図示せぬ燃料配管が接続され、燃料タンクから該燃料配管を介して気体燃料が気体入口ポート８に送給される。また気体出口ポート９の配管接続部９ａには、内燃機関の燃料噴射弁に連なる図示せぬ燃料配管が接続され、トラップハウジング２内でオイルや液状燃料が取り除かれた後の気体燃料が該燃料配管から燃料噴射弁に送給される。

図２に示すように、フィルタエレメント３は、前記円弧状の１辺５ｄの近傍で天井壁５の下方に配置されており、天井壁５の下面５ｅには、フィルタエレメント３の横ずれを防止する円環状の突起５ｆが、天井壁５の下面５ｅに当接させたフィルタエレメント３の上面を外周側から囲むように形成されている。なお、この突起５ｆはフィルタエレメント３の上面を内周面側から囲むものでもよく、また複数個の突起が円弧状に並ぶものであっても良い。

前記気体入口ポート８は、天井壁５内をフィルタエレメント３の上方まで延びていて、フィルタエレメント３の上方で下方に折れ曲がり、その折れ曲がった部分が燃料流入筒８ｂとなって天井壁５の下面５ｅからフィルタエレメント３の内側空間３ａに突出し、その先端がフィルタエレメント３の内側空間３ａに開口している。フィルタエレメント３の内周面３ｂと燃料流入筒８ｂの外周面８ｂ１との間には空隙３ｃが形成されており、この空隙３ｃは、燃料流入筒８ｂの開口端８ｂ２から流出する気体燃料の流出圧を低下させて、気体燃料の流れの方向をフィルタエレメント３の内周面３ｂの方向に変化させる。

フィルタエレメント３の下面には、燃料流入筒８ｂから気体燃料とともに流入する液化した燃料を貯留する液化燃料貯留筒部４が配置されている。液化燃料貯留筒部４は、液化した燃料を受け入れる入口開口部４ａ１を有してフィルタエレメントの下端に連なる円形の上壁部４ａと、上壁部４ａの外周端から下方に折れ曲がって筒状に延びる周壁部４ｂと、周壁部４ｂの下端に当接して該周壁部４ｂの筒状の端部４ｂ１を閉じる円形の底壁部４ｃとで形成され、その内部にフィルタエレメント３の内側空間３ａとは別個の空間を画成している。前記上壁部４ａは、その外周から径方向内方に一定長さ入り込んだ部分から筒状に立ち上がる縦壁部４ａ２を有しており、その縦壁部４ａ２の外周にフィルタエレメント３の下端部内周面が当接することで、フィルタエレメント３が液化燃料貯留筒部４の上壁部４ａに保持される。また前記縦壁部４ａ２の上端は、中央に向かって陥没するようにすり鉢状に折れ曲がっており、その中央部に、前記入口開口部４ａ１が前記燃料流入筒８ｂの開口端８ｂ２に対向するようにして形成される。

燃料タンクに連なる燃料配管から気体入口ポート８に気体燃料が送給されると、送給された気体燃料は燃料流入筒８ｂの開口端８ｂ２からフィルタエレメント３の内側空間３ａに流出する。このとき、気体燃料が液体状態の燃料を含んだままフィルタエレメント３の内側空間３ａに到達しても、該液体状態の燃料は、それが持つ慣性力により、燃料流入筒８ｂの開口端８ｂ２に対向する位置に配置された液化燃料貯留筒部４の入口開口部４ａ１から液化燃料貯留筒部４内に送り込まれ、液化燃料貯留筒部４内に貯留される。このとき、液化燃料貯留筒部４の入口開口部４ａ１の周囲がすり鉢状に内向きに傾斜しているので、液体状態の燃料は、該入口開口部４ａ１から液化燃料貯留筒部４内に容易に進入できる。一方、燃料流入筒８ｂの開口端８ｂ２からフィルタエレメント３の内側空間３ａに流出した気体燃料は、前述したように、フィルタエレメント３の内周面３ｂと燃料流入筒８ｂの外周面８ｂ１との間に形成された空隙３ｃの働きで、流出圧を低下させつつ流れの方向を変化させてフィルタエレメント３の内周面３ｂに向かうのであるが、このとき、液化燃料貯留筒部４内で気化して入口開口部４ａ１からフィルタエレメント３の内側空間３ａに出ようとする気体燃料も、この燃料流入筒８ｂの開口端８ｂ２から流出した気体燃料の流れに乗って該気体燃料と共にフィルタエレメント３の内周面３ｂに向けて誘導される。

気体燃料に含まれるオイルは、フィルタエレメント３を通過する間に該フィルタエレメント３に捕捉され、フィルタエレメント３の外周部で大粒の液滴となって自重で下方に落下する。落下したオイルは、トラップハウジング２の周壁７と液化燃料貯留筒部４の底壁部４ｃとの間で、トラップハウジング２の底壁６上に形成された貯留部６ａに貯留される。液化燃料貯留筒部４の底壁部４ｃには、周壁部４ｂの筒状の端部４ｂ１に当接する部分を除いて肉抜き部４ｃ１が形成されており、この肉抜き部４ｃ１によって、トラップハウジング２内における捕捉オイルの貯留部６ａの容積の増加と、液化燃料貯留筒部４の重量の減少とが図られる。

トラップハウジング２内へのフィルタエレメント３および液化燃料貯留筒部４の取り付けに当たっては、トラップハウジング２の底壁６を取り外した状態で、トラップハウジング２の下面からフィルタエレメント３をトラップハウジング２内に挿入し、その先端を天井壁５下面の円環状の突起５ｆの内側に密接させる。次に液化燃料貯留筒部４を、それの縦壁部４ａ２をフィルタエレメント３の下端部内周面に当接させながらトラップハウジング２内に挿入する。液化燃料貯留筒部４の底壁部４ｃの下面には係止孔４ｃ２が形成されており、その係止孔４ｃ２に、トラップハウジング２の底壁６の位置決め突起６ｂを嵌入させて、該底壁６をトラップハウジング２の下面に取り付けることで、トラップハウジング２内にフィルタエレメント３と液化燃料貯留筒部４とを確実に固定することができる。またそのようにすることでメンテナンス作業も容易となる。

気体出口ポート９は、図１および図３に示すように気体入口ポート８の一側及び上側にあって、気体入口ポート８と平行に天井壁５内をトラップハウジング２の内部空間２ａの上方まで延びてから下方に折れ曲がり、その折れ曲がった部分が燃料排出筒９ｂとなって天井壁５の下面５ｅからトラップハウジング２の内部空間２ａに突出している。燃料排出筒９ｂはフィルタエレメント３から離間した位置に配置されているので、フィルタエレメント３に捕捉されずにフィルタエレメント３を通過してしまったオイルがあっても、そのオイルが気体燃料から分離して前記貯留部６ａに落下し易い。しかも燃料排出筒９ｂは、天井壁５に形成された凹部５ｇ内に配置されていて、上記凹部５ｇの燃料排出筒を囲繞する部分は、気体が淀む淀み部５ｈとされている。そのため、フィルタエレメント３を通過してしまったオイルがトラップハウジング２の周壁７に付着し、この付着したオイルが気体燃料の流れに乗って上方に上げられることがあっても、該付着オイルの燃料排出筒９ｂへの到達を阻止できて、気体出口ポート９への流出を防ぐことができる。

次にこの第１の実施の形態の作用効果について説明する。

本発明の第１の実施の形態では、トラップハウジング２の天井壁５に気体入口ポート８と気体出口ポート９とが設けられ、その気体入口ポート８に流入した気体燃料を、フィルタエレメント３の入口側空間である内側空間３ａに誘導する燃料流入筒８ｂが、天井壁５の下面５ｅから伸びてフィルタエレメント３の内側空間３ａに開口し、燃料流入筒８ｂから気体燃料とともに流入する液化した燃料を貯留する液化燃料貯留筒部４が、それの入口開口部４ａ１を燃料流入筒８ｂの開口端８ｂ２に対向させ且つフィルタエレメント３の下端に連なるようにして、フィルタエレメント３とトラップハウジング２の底壁６との間に設けられるので、気体燃料が液体状態の燃料を含んだままフィルタエレメント３の内側空間３ａに到達しても、該液体状態の燃料を、それが持つ慣性力により前記入口開口部４ａ１から液化燃料貯留筒部４内に送り込み、該液化燃料貯留筒部４内に液体状態のまま貯留することができる。そして、その液化燃料貯留筒部４は入口開口部４ａ１を有していて、それにより内部にフィルタエレメント３の内側空間３ａとは別個の空間を画成するので、液体状態の燃料が液化燃料貯留筒部４内に貯留されていても、フィルタエレメント３の内側空間３ａの容積が減少してフィルタエレメント３の処理能力が低下したり、液体状態の燃料が、溶け込んだオイルと共にフィルタエレメント３を浸潤して燃料噴射装置に侵入し、燃料噴射装置に誤作動を生じさせたりすることを防止することができる。

また、液化燃料貯留筒部４内で液体状態の燃料が気化し、その気化した燃料が液化燃料貯留筒部４の入口開口部４ａ１からフィルタエレメント３の内側空間３ａに出ようとした場合でも、フィルタエレメント３の内周面３ｂと燃料流入筒８ｂの外周面８ｂ１との間に形成された空隙３ｃが、燃料流入筒８ｂの開口端８ｂ２から流出する気体燃料の流出圧を低下させて、気体燃料の流れの方向をフィルタエレメント３の内周面３ｂの方向に変化させ、その気体燃料の流れに前記液化燃料貯留筒部４内で気化した燃料の流れを乗せて、燃料流入筒８ｂの開口端８ｂ２から流出した気体燃料と、前記気化した気体燃料とを前記フィルタエレメント３の内周面３ｂに共に誘導するので、液化燃料貯留筒部４内で気化した燃料をフィルタエレメント３の内周面３ｂに向けて確実に送出することができる。

また、天井壁５の下面５ｅには、フィルタエレメント３の横ずれを防止する円環状の突起５ｆが、天井壁５の下面５ｅに当接させたフィルタエレメント３の上面を外周側から囲むように形成され、フィルタエレメント３の下端部内周面には液化燃料貯留筒部４の縦壁部４ａ２が当接し、更に液化燃料貯留筒部４の底壁部４ｃには、トラップハウジング２の底壁６に形成された位置決め突起６ｂが嵌入する係止孔４ｃ２が形成されているので、トラップハウジング２内にフィルタエレメント３と液化燃料貯留筒部４とを確実に固定することができるばかりでなく、それらの取付作業やメンテナンス作業も容易である。

また、液化燃料貯留筒部４の入口開口部４ａ１の周囲がすり鉢状に内向きに傾斜しているので、気体燃料が液体状態の燃料を含んだままフィルタエレメント３の内側空間３ａに到達しても、その液体状態の燃料を、該入口開口部４ａ１から液化燃料貯留筒部４内に容易に進入させることができる。

また、液化燃料貯留筒部４の底壁部４ｃには、周壁部４ｂの筒状の端部４ｂ１に当接する部分を除いて肉抜き部４ｃ１が形成されているので、この肉抜き部４ｃ１によって、トラップハウジング２内における捕捉オイルの貯留部６ａの容積の増加と、液化燃料貯留筒部４の重量の減少とを図ることができる。

また更に、燃料排出筒９ｂはフィルタエレメント３から離間した位置に配置されているので、フィルタエレメント３に捕捉されずにフィルタエレメント３を通過してしまったオイルがあっても、そのオイルが気体燃料から分離して前記貯留部６ａに落下し易い。しかも、フィルタエレメント３を通過してトラップハウジング２の周壁７に付着したオイルが、気体燃料の流れに乗って上方に上げられることがあっても、燃料排出筒９ｂが天井壁５に形成された凹部５ｇ内に配置されていて、上記凹部５ｇの、燃料排出筒９ｂを囲繞する部分は気体が淀む淀み部５ｈとされているので、気体燃料の流れは上記淀み部５ｈを避けるように方向を転じて周壁７の付着オイルを置き去りにして燃料排出筒９ｂに向かうことになるので、周壁７の付着オイルの燃料排出筒９ｂへの到達が阻止されて、気体出口ポート９への流出を防ぐことができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について、図５を参照しながら説明するが、上記第１の実施の形態に対応する部分には同一の参照符号を付して図示するのみとし、詳細な説明は省略する。

本発明の第２の実施の形態は、第２の実施の形態におけるフィルタエレメント３の内周面に、網目状のセパレータ１０を密着させたものであって、セパレータ１０の下端部内周面が、液化燃料貯留筒部４の上壁部４ａの縦壁部４ａ２に当接している。なお、このセパレータ１０は多孔板状のものであってもよい。

この第２の実施の形態によれば、フィルタエレメント３の内周面に、網目状のセパレータ１０を密着させているので、液化燃料貯留筒部４と天井壁５との間に挟まれて支持されるフィルタエレメント３が該セパレータ１０によって補強され、燃料の通過を妨げずに、変形によるフィルタエレメント３のズレを抑制することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

２・・・・・トラップハウジング
２ａ・・・・内部空間
３・・・・・フィルタエレメント
３ａ・・・・内側空間
３ｂ・・・・内周面
３ｃ・・・・空隙
４・・・・・液化燃料貯留筒部
４ａ１・・・入口開口部
５・・・・・天井壁
５ｅ・・・・下面
６・・・・・底壁
７・・・・・周壁
８・・・・・気体入口ポート
８ｂ・・・・燃料流入筒
８ｂ１・・・外周面
８ｂ２・・・開口端
９・・・・・気体出口ポート
１０・・・・セパレータ

Claims (2)

1. 天井壁（５）、これに対向する底壁（６）、並びにこれら天井壁（５）及び底壁（６）間を連結する周壁（７）を有して前記天井壁（５）に気体入口ポート（８）及び気体出口ポート（９）を設けたトラップハウジング（２）と、前記天井壁（５）及び前記底壁（６）間に保持されて内部が前記気体入口ポート（８）に連通すると共に、外周面が前記トラップハウジング（２）の内部空間（２ａ）を介して気体出口ポート（９）に連通するフィルタエレメント（３）とを備える気体燃料用液体トラップ装置において、
   前記気体入口ポート（８）に流入した気体を前記フィルタエレメント（３）の内側空間（３ａ）に誘導する燃料流入筒（８ｂ）が、前記天井壁（５）の下面（５ｅ）から伸びて前記フィルタエレメント（３）の内側空間（３ａ）に開口し、
   前記燃料流入筒（８ｂ）から気体燃料とともに流入する液化した燃料を貯留する液化燃料貯留筒部（４）が、それの入口開口部（４ａ１）を前記燃料流入筒（８ｂ）の開口端（８ｂ２）に対向させ且つ前記フィルタエレメント（３）の下端に連なるようにして、前記フィルタエレメント（３）と前記底壁（６）との間に設けられ、
   前記フィルタエレメント（３）の内周面（３ｂ）と、前記燃料流入筒（８ｂ）の外周面（８ｂ１）との間には、前記燃料流入筒（８ｂ）の開口端（８ｂ２）から流出した気体燃料と、前記液化燃料貯留筒部（４）内で気化した気体燃料とを、前記フィルタエレメント（３）の内周面（３ｂ）に共に誘導し得る空隙（３ｃ）が形成されることを特徴とする気体燃料用液体トラップ装置。
2. 請求項１に記載の気体燃料用液体トラップ装置であって、前記フィルタエレメント（３）の内周面（３ｂ）に、網目状又は多孔板状のセパレータ（１０）を密着させたことを特徴とする気体燃料用液体トラップ装置。
   

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